多晶硅是现代光伏产业和电子产业的重要原料,近年来国际上都将清洁能源产业作为首要发展产业,国内也大力推动多晶硅产业的发展。三氯氢硅的合成是多晶硅生产过层中的重要环节,旋转给料阀是三氯氢硅合成系统中的一个关键设备,被用来定量添加硅粉到合成炉中,其工况介质包括超细硅粉、氢气、氯化氢、三氯氢硅等,面临硅粉磨损、氢氯腐蚀等情况,极易造成物料外漏和气体反串,给生产安全带来很大的隐患。目前的旋转给料阀还不能适应这一恶略工况。本文从旋转给料阀的密封结构设计,材料耐磨耐蚀等角度出发,针对三氯氢硅合成系统工况,对硬密封旋转给料阀做了较为深入的研究。主要内容包括:(1)旋转动密封的整体设计研究:提出了V型填料、卸料孔与吹扫装置相结合的复合动密封结构,能有效的防止硅粉进入轴承间隙,降低设备损耗,并有效防止硅粉外漏;阀体内表面采用了复合结构设计,增加了超低碳钢抗氢脆层,超音速火箭喷涂WC-17%Co硬质合金耐磨层,然后表面进行研磨,确保其涂层表面的致密性与耐磨性;采用弧形整体硬质合金作为密封面,通过升降式阀座系统,有效的解决了较小空间的弧形硬密封的问题;在旋转阀内部增加的报警装置,能够及时反映阀门的工作状况。(2)硬密封材料性能的研究:通过巴西劈裂试验测量了硬质合金的抗拉强度为114.5MPa。基于真实的硬质合金金相图片,通过图像处理及阈值分割处理,建立了与金相图片一致的有限元模型。对有限元模型进行了拉伸模拟试验,预测了硬质合金的抗拉强度为132MPa,预测值与试验值偏差较小。硬质合金在裂纹扩展过程中裂纹沿着不规则WC颗粒的边界进行,主要以横向裂纹为主,纵向裂纹扩展缓慢。